FR2746493A1 - MANIFOLD FOR A HEAT EXCHANGER, ESPECIALLY A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Une plaque collectrice (2) comprend dans une partie centrale (3) au moins une rangée de trous (7) propres à recevoir des extrémités de tubes. Chaque trou (7) est réalisé dans un embouti (6-i) comprenant au moins deux empreintes alignées (8a-8c), de dimensions respectives choisies, et susceptibles d'être poinçonnées individuellement ou en combinaison, par des poinçons de dimensions caractéristiques différentes dans au moins la direction d'alignement (x-x), pour autoriser le passage de tubes de dimensions différentes selon au moins cette direction d'alignement.A collector plate (2) comprises in a central part (3) at least one row of holes (7) suitable for receiving tube ends. Each hole (7) is made in a stamped (6-i) comprising at least two aligned indentations (8a-8c), of respective dimensions chosen, and capable of being punched individually or in combination, by punches of different characteristic dimensions in at least the direction of alignment (xx), to allow the passage of tubes of different dimensions in at least this direction of alignment.
Description
Collecteur pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobileCollector for heat exchanger, in particular for a motor vehicle
L'invention concerne les plaques collectrices, ou collec- The invention relates to collector plates, or collectors
teurs, pour échangeur de chaleur, notamment de véhicule automobile, et plus particulièrement celles qui comprennent dans une partie centrale au moins une rangée de trous tores, for heat exchanger, in particular for a motor vehicle, and more particularly those which include in a central part at least one row of holes
parallèles propres à recevoir des extrémités de tubes. parallels suitable for receiving tube ends.
Les trous parallèles, dont la forme est adaptée à celle du tube qui doit les traverser, sont généralement réalisés dans The parallel holes, the shape of which is adapted to that of the tube which must pass through them, are generally made in
des emboutis, par poinçonnage.stamped, by punching.
Pour fabriquer un tel collecteur, il faut tout d'abord partir d'une ébauche appelée "médaillon" que, dans une première étape on emboutit à l'aide d'un premier outil, afin To manufacture such a collector, it is first necessary to start with a blank called a "medallion" which, in a first step, is stamped using a first tool, in order to
de former une pluralité d'emboutis parallèles. to form a plurality of parallel stamps.
Dans une seconde étape de poinçonnage, on réalise des trous, un par embouti, et dont les formes et dimensions sont In a second punching step, holes are made, one by stamping, and the shapes and dimensions of which are
adaptées à la section transversale de tubes à introduire. adapted to the cross section of tubes to be introduced.
L'emboutissage réalisé dans la première étape ne peut correspondre qu'à un unique type de tube dont les dimensions The stamping carried out in the first stage can only correspond to a single type of tube whose dimensions
sont choisies.are chosen.
En conséquence, si l'on souhaite réaliser un échangeur de Consequently, if one wishes to make a heat exchanger
chaleur muni de tubes de dimensions sensiblement différen- heat provided with tubes of appreciably different dimensions
tes, il est nécessaire de prendre une nouvelle ébauche vierge d'emboutissage, puis d'emboutir celle-ci à l'aide d'un nouvel outil d'emboutissage et enfin de la poinçonner tes, it is necessary to take a new blank blank for stamping, then to stamp it using a new stamping tool and finally to punch it
avec un nouveau poinçon.with a new punch.
Il n'existe donc pas de collecteur d'un type standard, susceptible d'être adapté aux dimensions de tubes de There is therefore no collector of a standard type capable of being adapted to the dimensions of the
sections différentes.different sections.
En conséquence, un des buts de l'invention est de procurer un collecteur qui ne présente pas l'inconvénient des Consequently, one of the objects of the invention is to provide a collector which does not have the disadvantage of
collecteurs de la technique antérieure. prior art collectors.
L'invention propose à cet effet un collecteur pour échangeur de chaleur du type décrit en introduction, dans lequel chaque trou est réalisé dans un embouti comprenant au moins To this end, the invention provides a manifold for a heat exchanger of the type described in the introduction, in which each hole is made in a deep-drawn comprising at least
deux empreintes alignées, de dimensions respectives choi- two aligned indentations, of respective dimensions
sies, et susceptibles d'être poinçonnées individuellement ou sies, and capable of being individually stamped or
en combinaison, par des poinçons de dimensions caractéristi- in combination, with punches of characteristic dimensions
ques différentes dans au moins la direction d'alignement des empreintes, pour autoriser le passage de tubes de dimensions different in at least the alignment direction of the cavities, to allow the passage of tubes of dimensions
différentes selon au moins cette direction d'alignement. different according to at least this alignment direction.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque empreinte est susceptible d'être poinçonnée, par des poinçons de dimensions caractéristiques différentes, dans une direction perpendiculaire à la direction d'alignement des empreintes d'un embouti, pour autoriser le passage de tubes d'au moins deux dimensions différentes selon cette According to another characteristic of the invention, each imprint is capable of being punched, by punches of different characteristic dimensions, in a direction perpendicular to the direction of alignment of the imprints of a stamped, to allow the passage of tubes d '' at least two different dimensions according to this
direction perpendiculaire à l'alignement. direction perpendicular to the alignment.
De la sorte, un unique outil d'emboutissage permet de In this way, a single stamping tool allows
réaliser des emboutis dont les empreintes alignées autori- make stampings with aligned footprints allowing
sent la réalisation de trous de sections différentes. Une unique empreinte suffira à la réalisation d'un trou de petites dimensions, tandis que deux empreintes alignées et consécutives permettront par exemple la réalisation d'un trou de plus grandes dimensions, ou bien de deux trous de feels the realization of holes of different sections. A single footprint will suffice to make a small hole, while two aligned and consecutive footprints will allow for example the production of a larger hole, or two holes
plus petites dimensions.smaller dimensions.
Préférentiellement, l'une au moins des empreintes d'un Preferably, at least one of the imprints of a
embouti présente une dimension selon la direction d'aligne- stamped has a dimension according to the direction of alignment-
ment qui est différente de la (ou des) dimension(s) de which is different from the dimension (s) of
l'autre (ou les autres) empreinte(s). the other (or the others) imprint (s).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque embouti comprend trois empreintes alignées susceptibles d'être poinçonnées individuellement ou en combinaison pour In a preferred embodiment of the invention, each stamp includes three aligned indentations capable of being punched individually or in combination to
autoriser le passage de tubes de trois dimensions différen- allow the passage of tubes of three different dimensions
tes selon la direction d'alignement, et de cinq dimensions différentes selon une direction perpendiculaire à cette tes in the direction of alignment, and of five different dimensions in a direction perpendicular to this
direction d'alignement.alignment direction.
Ainsi, en partant d'une ébauche standard, que l'on emboutit à l'aide d'un unique outil d'emboutissage capable de réaliser en une unique opération une pluralité d'emboutis parallèles comportant chacun trois empreintes alignées, on peut réaliser, à l'aide de poinçons de formes différentes, au moins quinze collecteurs dont les trous présentent des Thus, starting from a standard blank, which is stamped using a single stamping tool capable of producing in a single operation a plurality of parallel stamps each comprising three aligned impressions, it is possible to produce, with the help of punches of different shapes, at least fifteen collectors whose holes have
dimensions différentes.different dimensions.
L'invention propose également un procédé de fabrication The invention also provides a manufacturing process
d'une plaque collectrice pour échangeur de chaleur, notam- a header plate for a heat exchanger, in particular
ment de véhicule automobile, comprenant les étapes suivan- motor vehicle, including the following steps:
tes: - prévoir une ébauche comportant une partie centrale plane; emboutir ladite partie centrale de l'ébauche de sorte qu'elle comporte une pluralité d'emboutis parallèles les uns aux autres et comprenant chacun au moins deux empreintes alignées de dimensions respectives choisies; et poinçonner l'une au moins des empreintes de chaque embouti de ladite pluralité d'emboutis, individuellement ou en tes: - provide a blank with a flat central part; stamping said central part of the blank so that it comprises a plurality of stampings parallel to each other and each comprising at least two aligned imprints of respective dimensions chosen; and punching at least one of the imprints of each stamp of said plurality of stamps, individually or in
combinaison, de sorte que l'on réalise des trous de dimen- combination, so that holes of dimension are made
sions adaptées pour autoriser le passage d'extrémités de tubes de dimensions différentes selon au moins la direction d'alignement. sions adapted to allow the passage of tube ends of different dimensions along at least the alignment direction.
Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se In the following description, given by way of example, we
réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 illustre une vue en perspective d'une partie refers to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 illustrates a perspective view of a part
d'un collecteur selon l'invention dans un mode de réalisa- of a collector according to the invention in one embodiment
tion préféré;preferred tion;
- la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II- - Figure 2 is a cross section along line II-
II du collecteur de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III du collecteur de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne IV-IV du collecteur de la figure 1; et - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon l'axe II of the collector of FIG. 1; - Figure 3 is a cross-sectional view along line III-III of the collector of Figure 1; - Figure 4 is a cross-sectional view along line IV-IV of the collector of Figure 1; and - Figure 5 is a longitudinal sectional view along the axis
V-V du collecteur de la figure 1.V-V of the collector of figure 1.
Un échangeur de chaleur comprend généralement une ou deux A heat exchanger usually includes one or two
boîtes à fluide (non représentées) dans lesquelles débou- fluid boxes (not shown) into which
chent des extrémités de tubes métalliques 1 (voir figure 5), chent ends of metal tubes 1 (see Figure 5),
et formant un faisceau de tubes espacés par des ailettes. and forming a bundle of tubes spaced by fins.
Ces tubes sont généralement maintenus parallèles les uns aux autres par une plaque collectrice 2 (ou collecteur) qui These tubes are generally held parallel to each other by a collector plate 2 (or collector) which
forme également couvercle de la boîte à fluide. also forms the cover of the fluid box.
La plaque collectrice 2 comprend, d'une part, une partie centrale appelée "fond", et d'autre part, sur toute la périphérie de sa partie centrale, un bord périphérique conformé 4, par exemple par pliage, qui délimite une gorge en U agencée pour loger un talon périphérique réalisé sur The collector plate 2 comprises, on the one hand, a central part called "bottom", and on the other hand, over the entire periphery of its central part, a shaped peripheral edge 4, for example by folding, which delimits a groove in U designed to accommodate a peripheral heel made on
la périphérie de la paroi formant la boîte à fluide. the periphery of the wall forming the fluid box.
La plaque collectrice 2 comprend, dans sa partie centrale, une multiplicité d'emboutis ou bossages 6-i (i=l à n, n étant le nombre total d'emboutis), parallèles les uns aux autres. Chaque embouti 6-i comprend un trou 7 (sur l'exemple illustré figure 1 seul l'embouti 6-3 est muni d'un trou) The collector plate 2 comprises, in its central part, a multiplicity of stampings or bosses 6-i (i = l to n, n being the total number of stampings), parallel to each other. Each stamped 6-i includes a hole 7 (in the example illustrated in Figure 1 only the stamped 6-3 is provided with a hole)
susceptible de recevoir une extrémité de tube 1. likely to receive a tube end 1.
Les emboutis sont de préférence destinés à loger des tubes de forme oblongue (encore appelés tubes plats) présentant un The stampings are preferably intended to accommodate oblong tubes (also called flat tubes) having a
petit axe B (ou largeur), et un grand axe A (ou longueur). minor axis B (or width), and major axis A (or length).
Habituellement, les tubes sont positionnés dans la plaque Usually the tubes are positioned in the plate
collectrice 2 parallèlement au petit côté, ou côté transver- collector 2 parallel to the short side, or transverse side
sal, de la plaque collectrice 2. En conséquence, dans la sal, of the collector plate 2. Consequently, in the
suite de la description, on considérera que la longueur following the description, we will consider that the length
d'une section de tube 1 (ou de trou 7) correspond à une direction sensiblement perpendiculaire au grand côté (ou côté longitudinal) de la plaque collectrice 2, tandis que la largeur d'une section de tube 1 (ou de trou 7), correspond à une direction sensiblement perpendiculaire au petit côté of a section of tube 1 (or of hole 7) corresponds to a direction substantially perpendicular to the long side (or longitudinal side) of the collecting plate 2, while the width of a section of tube 1 (or of hole 7) , corresponds to a direction substantially perpendicular to the short side
(ou côté transversal) de la plaque collectrice 2. (or transverse side) of the collector plate 2.
Comme cela est illustré sur la figure 3, l'espace entre deux As illustrated in Figure 3, the space between two
emboutis consécutifs est plan.consecutive stamps is flat.
Selon l'invention, chaque embouti 7 est subdivisé en au moins deux sousemboutis 8a et 8b formant chacun une empreinte. Dans l'exemple illustré sur les figures, chaque embouti 6-i est en fait subdivisé en trois sousemboutis 8a à 8c. Pour réaliser ces emboutis 6-i, on part d'une ébauche dont les bords périphériques 4 entourant la partie centrale plane 3 présentent, préférentiellement, déjà, une conformation formant la gorge en U 5. Puis par emboutissage à l'aide d'un outil d'emboutissage comportant une multiplicité de têtes According to the invention, each stamp 7 is subdivided into at least two stamps 8a and 8b each forming an imprint. In the example illustrated in the figures, each stamped 6-i is in fact subdivided into three stamped 8a to 8c. To make these stampings 6-i, one starts from a blank whose peripheral edges 4 surrounding the flat central part 3 preferably already have a conformation forming the U-shaped groove 5. Then by stamping using a stamping tool with a multiplicity of heads
d'emboutissage parallèles comprenant chacune autant de sous- parallel stamping each comprising as many sub-
parties alignées que cela est nécessaire (trois dans l'exemple illustré), on vient emboutir la partie centrale 3 de l'ébauche afin de former la multiplicité d'emboutis 6-i comprenant chacun autant de sous-emboutis (ou empreintes) 8 alignés que chaque tête de l'outil d'emboutissage comporte aligned parts as necessary (three in the example illustrated), the central part 3 of the blank is stamped in order to form the multiplicity of stampings 6-i each comprising as many sub-stamps (or imprints) 8 aligned that each head of the stamping tool has
de sous-parties.of subparts.
Il est clair que le nombre de sous-emboutis (ou empreintes) subdivisant un embouti dépend du nombre total de tubes de sections différentes utilisés par un fabricant pour réaliser les différentes variantes d'échangeurs de chaleur qu'il commercialise. On dispose alors d'un "pré- collecteur" (ou ébauche standard) qui peut être transformé par poinçonnage en un grand nombre de plaques collectrices 2 adaptées pour recevoir des tubes It is clear that the number of undercuts (or footprints) subdividing a stamping depends on the total number of tubes of different sections used by a manufacturer to produce the different variants of heat exchangers that he markets. We then have a "pre-collector" (or standard blank) which can be transformed by punching into a large number of collector plates 2 adapted to receive tubes
de sections différentes, respectivement. of different sections, respectively.
Par exemple, on peut réaliser un premier type de collecteur 2 dont seuls les sous-emboutis 8a comportent un trou 7 de longueur A1 (voir figure 2) et de largeur B1 (voir figure ). Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 4, le trou 7 de l'embouti 6-3 est réalisé sur toute la longueur des trois sous-emboutis 8a à 8c (ou empreintes), de sorte que ledit For example, it is possible to produce a first type of manifold 2 of which only the undercuts 8a have a hole 7 of length A1 (see FIG. 2) and of width B1 (see FIG.). In the example illustrated in Figures 1 and 4, the hole 7 of the stamped 6-3 is made over the entire length of the three sub-stamps 8a to 8c (or indentations), so that said
trou présente une longueur A3 (voir figures 2 et 4). hole has a length A3 (see Figures 2 and 4).
On pourrait bien évidemment prévoir de nombreuses autres variantes de plaques collectrices 2, comme par exemple une première variante dans laquelle les trous sont réalisés sur deux sous-emboutis consécutifs 8a et 8b, afin de loger des tubes de longueur A2 (voir figure 2), ou bien une seconde variante dans laquelle on réalise deux rangées de trous de It would obviously be possible to provide many other variants of manifold plates 2, such as for example a first variant in which the holes are made on two consecutive sub-stamps 8a and 8b, in order to accommodate tubes of length A2 (see FIG. 2), or a second variant in which two rows of holes are made
longueur A1 et A4 en utilisant, d'une part, les sous- length A1 and A4 using, on the one hand, the sub-
emboutis 8a, et d'autre part, la combinaison des sous- stamped 8a, and on the other hand, the combination of the
emboutis consécutifs 8b et 8c. Dans ce dernier mode de réalisation, on peut ainsi loger, dans la largeur d'un boîtier et par conséquent d'une plaque collectrice 2, deux tubes oblongs de dimensions sensiblement égales (si A1 = A4), ou bien différentes (si A1 * A4), ce qui permet, par exemple, de réaliser des échangeurs de chaleur à une seule consecutive stamps 8b and 8c. In the latter embodiment, it is thus possible to accommodate, in the width of a housing and consequently of a collector plate 2, two oblong tubes of substantially equal dimensions (if A1 = A4), or else different (if A1 * A4), which makes it possible, for example, to produce heat exchangers with only one
boite à fluide.fluid box.
De même que l'on peut jouer sur la longueur des trous 7, on peut également jouer, selon l'invention, sur la largeur des trous 7. En effet, l'invention prévoit également que les emboutis 6-i, et donc les sousemboutis 8, présentent une dimension dans la direction Y-Y perpendiculaire à la direction d'alignement X-X des sous-emboutis, suffisante pour autoriser la réalisation d'au moins deux largeurs de trous différentes (voir figure 5). De préférence, les emboutis 7 sont suffisamment larges pour permettre la réalisation de trous de cinq largeurs B différentes. Sur l'exemple illustré figure 5, on a matérialisé seulement Just as one can play on the length of the holes 7, one can also play, according to the invention, on the width of the holes 7. Indeed, the invention also provides that the stampings 6-i, and therefore the undercuts 8, have a dimension in the direction YY perpendicular to the alignment direction XX of the undercuts, sufficient to allow the production of at least two different widths of holes (see Figure 5). Preferably, the stampings 7 are wide enough to allow the production of holes of five different widths B. In the example illustrated in FIG. 5, we have materialized only
trois largeurs différentes B1 à B3. three different widths B1 to B3.
Ainsi, à l'aide d'un jeu complet de poinçons dont les têtes présentent des dimensions différentes, on peut à partir Thus, using a complete set of punches whose heads have different dimensions, we can start
d'une ébauche emboutie selon l'invention (ou pré-collec- of a stamped blank according to the invention (or pre-collection
teur), réaliser un très grand nombre de plaques collectrices 2 propres à loger des tubes de sections différentes. Cela permet, d'une part, d'avoir toujours à disposition un modèle d'ébauche standard (ou pré- collecteur) prêt à être poinçonné selon les besoins, et, d'autre part, de diminuer notablement tor), make a very large number of manifold plates 2 suitable for housing tubes of different sections. This allows, on the one hand, to always have available a standard blank model (or pre-collector) ready to be punched as needed, and, on the other hand, to significantly reduce
les coûts de production des plaques collectrices. the production costs of the collector plates.
De plus, il est également possible, en cas de besoin, d'adapter des collecteurs munis de trous d'une première section, en collecteurs munis de trous d'une seconde section In addition, it is also possible, if necessary, to adapt collectors provided with holes of a first section, into collectors provided with holes of a second section
supérieure en longueur et/ou largeur à la première section. greater in length and / or width than the first section.
En résumé, pour réaliser une plaque collectrice selon l'invention, il faut effectuer les étapes suivantes: - dans une première étape, on prévoit une ébauche comportant une partie centrale plane 3; - dans une seconde étape, on emboutit la partie centrale 3 de l'ébauche à l'aide d'un outil d'emboutissage approprié, de sorte que cette partie centrale comporte une pluralité d'emboutis 6-i parallèles les uns aux autres et comprenant chacun au moins deux empreintes 8 (ou sous-emboutis) alignées, de dimensions respectives choisies; et - dans une troisième étape, on poinçonne l'une au moins des In summary, in order to produce a collecting plate according to the invention, the following steps must be carried out: - in a first step, a blank is provided comprising a flat central part 3; in a second step, the central part 3 of the blank is stamped using an appropriate stamping tool, so that this central part comprises a plurality of stampings 6-i parallel to each other and each comprising at least two indentations 8 (or undercuts) aligned, of respective dimensions chosen; and - in a third step, we punch at least one of the
empreintes 8 de chaque embouti de la pluralité d'emboutis 6- footprints 8 of each stamp of the plurality of stamps 6-
i réalisés à l'étape précédente, individuellement, ou en i made in the previous step, individually, or in
combinaison, de sorte que l'on réalise des trous 7 de dimen- combination, so that holes 7 of dimension are made
sions adaptées à l'introduction de tubes 1. sions suitable for the introduction of tubes 1.
Une fois la plaque collectrice réalisée, il ne reste plus Once the collector plate is made, there is no more
qu'à introduire les tubes dans les trous, puis à solidari- that to introduce the tubes in the holes, then to
ser, par brasage ou soudage, la paroi externe de ces tubes ser, by soldering or welding, the external wall of these tubes
à la plaque collectrice, au niveau des empreintes poinçon- at the collector plate, at the punch markings-
nées formant lesdits trous. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit ci-avant, mais en embrasse toutes les variantes que pourra born forming said holes. The invention is not limited to the embodiment described above, but embraces all the variants that may
développer l'homme de l'art dans le cadre des revendications develop a person skilled in the art within the framework of the claims
ci-après.below.
Ainsi, le nombre de sous-emboutis (ou empreintes) d'un même embouti pourra être largement supérieur à deux, et la largeur des emboutis pourra être adaptée afin de permettre Thus, the number of under-stamps (or footprints) of the same stamp can be much greater than two, and the width of the stamps can be adapted to allow
plus de cinq largeurs de trous différentes. more than five different hole widths.
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